APLIKASI REAKSI REDOKS DALAM KEHIDUPAN S (2)
Daftar Isi
Daftar
Isi....................................................................................
.................................................... 1
A.
PENDAHULUAN.................................................................
...........................................
2
B. URAIAN
MATERI............................................................................
............................... 3
C. KONSEP APLIKASI
REDOKS...........................................................................
.......... 6
I. Penerapan Reaksi Redoks Dalam
Industri................................................................
6
II. Penerapan Reaksi Redoks Dalam
Biologi.................................................................
10
D.
KESIMPULAN....................................................................
............................................. 11
Daftar
Pustaka............................................................................
................................................... 12
1
APLIKASI REAKSI REDOKS DALAM
KEHIDUPAN SEHARI – HARI
A.
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari – hari banyak sekali peristiwa yang berkaitan dengan
reaksi redoks. Peristiwa metabolisme yang ada pada tubuh kita, respirasi pada
tumbuh – tumbuhan, peluncuran roket menuju ruang angkasa. Semua peristiwa
mengalami pembakaran dengan oksigen. Pembakaran ini merupakan suatu reaksi
redoks.
Anda tentu pernah mengalami kekecewaan, karena barang yang anda miliki
rusak karena berkarat. Sepeda, hiasan, mainan, alat dapur yang awalnya bersih
menjadi rusak. Secara ekonomi, sangat besar biaya yang harus dikeluarkan untuk
memperbaiki atau bahkan menganti
barang-barang yang berkarat. Proses
perkaratan pada barang-barang dari logam tersebut merupakan proses
elektrokimia, dimana logam-logam tersebut berinteraksi dengan zat-zat kimia yang
ada di lingkungannya sehingga terjadi reaksi redoks. Apakah proses elektrokimia
selalu merugikan kita?
Proses elektrokimia yang tidak terkendalikan akan banyak merugikan kita.
Tetapi perkembangan ilmu telah berhasil mengendalikan proses elektrokimia. Anda
tentu pernah menggunakan barang-barang hasil proses elektrokimia. Baterai untuk
menyalakan radio, kalkulator, atau jam tanganmu merupakan barang yang
menggunakan proses elektrokimia.
Contoh lain dari proses elektrokimia adalah pelapisan logam dengan logam
lain. Coba amati komponen dari sepeda yang putih mengkIlap.Komponen tersebut
terbuat dari besi yang sudah dilapisi krom. Sekarang sudah banyak barang-barang
khususnya perhiasan yang berlapiskan perak atau emas.
Sel elektrokimia mempelajari perubahandari reaksi kimia untuk menghasilkan
listrik, sedangkan pada sel elektrolisisenergi listrik digunakan untuk melangsungkan
terjadinya reaksi kimia. Selainitu juga akan dibahas proses perkaratan atau korosi.
2
Gb. 1
Gb. 2
Contoh reaksi redoks yang merugikan : (Gb. 1) Perkaratan Besi (Gb. 2) Kebakaran
B.
URAIAN MATERI
Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan
berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi
kimia.
Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang
menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan
metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula
pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.
Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat
dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:
Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.
Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas
tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan
bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu
terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan
oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya,
transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak
reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron
dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).
Ilustrasi sebuah reaksi redoks
3
Oksidator dan reduktor
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain
dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi.
Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri
tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima
elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur
dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4−, CrO3, Cr2O72−,
OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat
mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah
senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain
dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi.
Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi.
Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma
elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur
logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logamlogam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya
adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini
digunakan dengan luas dalam kimia organik[1][2], terutama dalam reduksi
senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga
berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau
nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata
tiga karbon-karbon.
Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer
elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan
teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator
dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.
Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:
H2 + F2 = 2HF
Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi
oksidasi
H2 → 2H+ + 2edan reaksi reduksi
F2 + 2e- → 2FPenganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses
kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi
redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama
dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.
Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi
nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1,
sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.
Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan
saling mengurangi:
4
Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:
Reaksi penggantian
Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen
redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada
atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.
Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:
Persamaan ion dari reaksi ini adalah:
Terlihat bahwa besi teroksidasi:
dan tembaga tereduksi:
Contoh-contoh lainnya :
Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)
hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:
H2O2 + 2 e− → 2 OH−
Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:
2NO3− + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O
Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi
membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan
air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi
penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.
5
Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon
menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat,
dan kemudian peroksida.
C.
KONSEP APLIKASI REDOKS
I. Penerapan Reaksi Redoks dalam Industri
Berikut ini adalah penerapan reaksi reduksi oksidasi dalam bidang industri
:
a. Sel Volta ( Sel Galvani )
Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan
menghasilkan beda potensial disebut sel galvani. Dalam sel galvani energy kimia
diubah menjadi Iimbal listrik. Sel galvani juga sering disebut Sel Volta. Contoh sel
galvani adalah baterai.
Terkadang perubahan kimia yang terjadi dalam sel galvani dapat dilihat
dengan mudah, seperti sel galvani magnesium-tembaga yang ditunjukkan Gambar
1. Karena magnesium lebih mudah teroksidasi daripada tembaga, magnesium
melepaskan IimbaleI dan teroksidasi, membentuk ion Mg2+. Potensial anoda
magnesium menjadi lebih IimbaleI karena meningkatnya tekanan listrik dari
IimbaleI yang lepas. Pada saat yang sama, ion Cu2+ menangkap IimbaleI dari
6
elektroda tembaga dan direduksi ke logam tembaga. Potensial elektroda tembaga
menjadi lebih positif karena tekanan listrik turun pada saat IimbaleI dipindahkan
dari katoda. Jika kabel dihubungkan pada kedua elektroda, arus mengalir dari
elektroda magnesium ke elektroda tembaga, dan voltmeter pada rangkaian luar
akan menunjukkan voltase 2,696 V.
Energi yang dilepaskan sel dapat digunakan untuk menyalakan radio dengan
menghubungkan kabel dari elektroda ke radio. Reaksi keseluruhan sel tembagamagnesium ini adalah reaksi redoks.
Mg(s) + Cu2+(aq) IMg2+(aq) + Cu(s)
Apakah fungsi jembatan garam? Ketika setengah reaksi berlanjut, ion- ion
magnesium dilepaskan ke larutan pada anoda, dan ion-ion tembaga pindah ke
katoda. Ion-ion harus Iimb bergerak bebas antara kedua elektroda untuk
menetralkan muatan positif (kation Mg2+) yang dihasilkan pada anoda dan muatan
IimbaleI (anion) yang tertinggal pada katoda. Larutan ion-ion dalam jembatan
garam dapat menetralkan muatan positif dan IimbaleI dalam larutan
dan
mencegah timbulnya kelebihan muatan pada elektroda. Reaksi redoks yang sama
terjadi jika logam magnesium diletakkan langsung dalam larutan tembaga sulfat,
dengan reaksi yaitu:
Mg + Cu2+ Mg2+ + Cu.
Akan tetapi, ini bukan sel galvani karena IimbaleI tidak mengalir melalui rangkaian
luar. Elektron bergerak langsung dari logam magnesium ke ion-ion tembaga,
membentuk logam tembaga. Ini adalah cara membuatlogam tembaga dari ion-ion
tembaga, tapi tidak untuk membangkitkan tenaga listrik.
SEL VOLTA DALAM KEHIDUPAN SEHARI – HARI
Meskipun sel galvani dari magnesium dan tembaga dapat bermanfaat, anda
tidak akan mau membawanya bila berkemah. Larutannya basah,gelasnya mudah
pecah, dan kapasitasnya terbatas. Untungnya para ilmuwantelah mengembangkan
baterai yang lebih baik, lebih kecil, lebih ringan, yang mempunyai voltase lebih
tinggi dan awet.Bagaimana baterai dirancang? Semakin jauh dua logam semakin
besar voltase baterai yang dihasilkan. Jika anda ingin membuat baterai bervoltase
tinggi untuk radiomu, anda harus memilih logam yang berjauhan dalam Iimba
tersebut. Uang logam tembaga dengan paku besi menghasilkan voltase lebih tinggi
daripada uang logam dengan nikel karena tembaga lebih jauh dari besi dan dari
nikel. Meskipun istilah baterai biasanya mengacu pada sel-sel galvani yang
dihubungkan bersama, beberapa baterai hanya mempunyai satu sel. Baterai lain
mungkin mempunyai selusin atau lebih. Ketika anda menggunakan baterai untuk
menyalakan senter, radio atau CD-player, anda melengkapi rangkaian listrik sel
galvani tersebut. Untuk mendapatkan voltase lebih tinggi dari sel dengan beda
potensial yang IimbaleI kecil dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel
secara seri.
1. BATERAI KARBON-SENG
Kalau anda memasukkan dua atau lebih baterai dalam senter, artinya anda
menghubungkannya secara seri. Baterai harus diletakkan secara benar sehingga
memungkinkan IimbaleI mengalir melalui kedua sel. Baterai yang IimbaleI murah
ini adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa jenis, termasuk standard
7
dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan
elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat.
Gambar 2. Baterai KarbonSeng
Pasta mangan(IV) oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda. Amonium klorida
(NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada lapisan
luar berfungsi sebagai anoda.
Reaksi yang terjadi :
anoda : Zn Zn2+ + 2 ekatoda : 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OHDengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks
utama yang terjadi dalam sel kering karbon-seng.
Zn + 2MnO2 + H2O Zn2+ + Mn2O3 + 2OHBaterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai ini bias
digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD player, mainan,
jam dan sebagainya.
2. BATERAI ALKALI
Baterai alkali Iimbal sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan katodanya
sama dengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda.
Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang digunakan. Elektrolit pada baterai
alkali adalah KOH atau NaOH. Reaksi yang terjadi adalah:
anoda: Zn + 2 OH- ZnO + H2O + 2e
katoda: 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OHPotensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan tegangan pada
baterai alkali lebih stabil IimbaleIIg baterai karbon-seng.
3. BATERAI NIKEL KADMIUM
Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang seperti
aki, baterai HP, dll. Anoda yangPerkaratan
digunakanBesi
adalah Iimbale, katodanya adalah nikel
dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:
anoda : Cd + 2 OH- Cd(OH)2 + 2e
katoda : NiO(OH) + H2O Ni(OH)2 + OH8
Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.
4. BATERAI PERAK OKSIDA
Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai
arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah seng,
katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:
anoda : Zn Zn2+ + 2 ekatoda : Ag2O + H2O + 2e 2Ag + 2 OHPotensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.
5. AKI
Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12 volt Iimbaleasam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt yang
dihubungkan seri. Meskipun lebih besar daripada baterai karbon-seng dan IimbaleI
berat, baterai jenis ini tahan lama, menghasilkan arus yang lebih besar, dan dapat
diisi ulang. Ketika anda menyalakan mesin, baterai ini yang menyediakan listrik
untuk menyalakan mobil. Baterai ini juga menyediakan Iimbal untuk kebutuhan
yang tidak dapat dipenuhi oleh alternator mobil, seperti menghidupkan radio atau
menyalakan lampu jika mesin mati. Menghidupkan lampu atau radio terlalu lama
pada saat mesin mati akan menghabiskan baterai karena mesinlah yang mengisi
ulang baterai pada saat mobil berjalan.
Setiap sel galvani dalam baterai Iimbale-asam mempunyai dua elektroda-satu
terbuat dari lempeng Iimbale (IV) oksida (PbO2) dan yang lain logam Iimbale,
seperti dalam Gambar 6. Dalam tiap sel logam Iimbale dioksidasi sedangkan
Iimbale(IV) oksida direduksi. Logam Iimbale dioksidasi menjadi ion Pb 2+ dan
melepaskan dua IimbaleI di anoda. Pb dalam Iimbale (IV) oksida mendapatkan dua
IimbaleI dan membentuk ion Pb 2+ di katoda. Ion Pb2+ bercampur dengan ion SO42dari asam sulfat membentuk Iimbale (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda. Jadi reaksi
yang terjadi ketika baterai Iimbale-asam digunakan menghasilkan Iimbale sulfat
pada kedua elektroda.
PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai Iimbale-asam bersifat spontan
dan tidak memerlukan input Iimbal. Reaksi sebaliknya, mengisi ulang baterai, tidak
spontan karena membutuhkan input listrik dari mobil. Arus masuk ke baterai dan
menyediakan Iimbal bagi reaksi di mana Iimbale sulfat dan air diubah menjadi
Iimbale(IV) oksida, logam Iimbale dan asam sulfat.
2PbSO4 +
Pb + 2H2SO4
2H2O PbO2 +
Asam
korosif.
Anda
jika bekerja di
mobil,
dan
benar
jika
habis. Baterai
digunakan dan
kali.
sulfat
bersifat
harus berhati-hati
sekitar
baterai
buanglah
secara
sudah benar-benar
ini biasanya dapat
diisi ulang berkali-
b.
Limbah
Pengolahan
(Lumpur Aktif)
9
Salah satu penerapan konsep reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari adalah
dalam bidang pengolahan limbah. Prinsip dasar yang dipergunakan adalah
teroksidasinya bahan-bahan anorganik maupun organik, sehingga lebih mudah
diolah lebih lanjut.
Limbah merupakan salah satu pencemar lingkungan yang perlu dipikirkan caracara mengatasinya. Untuk menjaga dan mencegah lingkungan tercemar akibat
akumulasi limbah yang semakin banyak, berbagai upaya telah banyak dilakukan
untuk memperoleh teknik yang tepat dan efisien sesuai kondisi lokal.
Berbagai tipe penanganan limbah cair dengan melibatkan mikroorganisme telah
dikerjakan di Indonesia, yaitu sedimentasi, kolam oksidasi, trickling filter, lumpur
aktif (activated sludge), dan septic tank. Pada uraian ini akan kita pelajari salah satu
saja, yaitu teknik lumpur aktif.
Proses lumpur aktif merupakan sistem yang banyak dipakai untuk penanganan
limbah cair secara aerobik. Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif
untuk menyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari air limbah.
Lumpur aktif mengandung mikroorganisme aerobik yang dapat mencerna limbah
mentah. Setelah limbah cair didiamkan di dalam tangki sedimentasi, limbah
dialirkan ke tangki aerasi. Di dalam tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang
dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara (oksigen)
untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik. Bbakteri yang aktif dalam tangki
aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa,
Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas. Bakteri-bakteri tersebut
membentuk gumpalan-gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang
kemudian mengapung di permukaan limbah.
II. Penerapan Reaksi Redoks dalam Biologi
Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara
simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus
melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya
oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan
sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan.
Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan
reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH
dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial
merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:
6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2
10
Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks.
Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air
menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan
karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi
digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang
kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong
sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel
hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.
Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan
antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel
dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set
metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang
antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak
normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.
Kiri : asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi vitamin C)
Kanan : asam askorbat (bentuk tereduksi vitamin C)
D. KESIMPULAN
Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi- reduksi
spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Dalam sel galvani energi kimia
diubah menjadi energi listrik Jumlah energi yang dihasilkan tergantung pada dua
sifat sel: a) jumlah bahan yang ada dan b)beda potensial antara elektrodaelektrodanya. Unsur-unsur dalam deret volta, semakin kekanan semakin mudah
direduksi.
Potensial standart adalah potensial ketika suatu elektroda dihubungkan dengan
elektroda hidrogen. Elektroda hidrogen merupakan elektroda
standart yang
mempunyai potensial 0 volt.
E0sel dinyatakan sebagai potensial standar elektroda reduksi dikurangi potensial
standar elektroda oksidasi.
11
Gambar 2. Baterai Karbon-Seng
E0sel = E0reduksi – E0oksidasi
Jika E0 sel bernilai positif maka reaksi sel yang terjadi merupakan reaksi
spontan. Sel volta dalam kehidupan sehari-hari: baterai karbon-seng, baterai alkali,
baterai nikel cadmium, aki.
Penerapan reaksi redoks dalam proses pengolahan limbah dilakukan dengan
cara mengaktifkan beberapa bakteri seperti Escherichia coli, Enterobacter,
Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas
dengan adanya aliran udara (oksigen) untuk melakukan oksidasi di dalam tangki
aerasi yang berisi limbah mentah untuk dicerna oleh bakteri-bakteri tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.chem-is-try.org
http://www.e-dukasi.net
http://an-hayuu.blogspot.com
http://www.wikipedia.org
12
http://adijaya1980.blogspot.com
13
Daftar
Isi....................................................................................
.................................................... 1
A.
PENDAHULUAN.................................................................
...........................................
2
B. URAIAN
MATERI............................................................................
............................... 3
C. KONSEP APLIKASI
REDOKS...........................................................................
.......... 6
I. Penerapan Reaksi Redoks Dalam
Industri................................................................
6
II. Penerapan Reaksi Redoks Dalam
Biologi.................................................................
10
D.
KESIMPULAN....................................................................
............................................. 11
Daftar
Pustaka............................................................................
................................................... 12
1
APLIKASI REAKSI REDOKS DALAM
KEHIDUPAN SEHARI – HARI
A.
PENDAHULUAN
Dalam kehidupan sehari – hari banyak sekali peristiwa yang berkaitan dengan
reaksi redoks. Peristiwa metabolisme yang ada pada tubuh kita, respirasi pada
tumbuh – tumbuhan, peluncuran roket menuju ruang angkasa. Semua peristiwa
mengalami pembakaran dengan oksigen. Pembakaran ini merupakan suatu reaksi
redoks.
Anda tentu pernah mengalami kekecewaan, karena barang yang anda miliki
rusak karena berkarat. Sepeda, hiasan, mainan, alat dapur yang awalnya bersih
menjadi rusak. Secara ekonomi, sangat besar biaya yang harus dikeluarkan untuk
memperbaiki atau bahkan menganti
barang-barang yang berkarat. Proses
perkaratan pada barang-barang dari logam tersebut merupakan proses
elektrokimia, dimana logam-logam tersebut berinteraksi dengan zat-zat kimia yang
ada di lingkungannya sehingga terjadi reaksi redoks. Apakah proses elektrokimia
selalu merugikan kita?
Proses elektrokimia yang tidak terkendalikan akan banyak merugikan kita.
Tetapi perkembangan ilmu telah berhasil mengendalikan proses elektrokimia. Anda
tentu pernah menggunakan barang-barang hasil proses elektrokimia. Baterai untuk
menyalakan radio, kalkulator, atau jam tanganmu merupakan barang yang
menggunakan proses elektrokimia.
Contoh lain dari proses elektrokimia adalah pelapisan logam dengan logam
lain. Coba amati komponen dari sepeda yang putih mengkIlap.Komponen tersebut
terbuat dari besi yang sudah dilapisi krom. Sekarang sudah banyak barang-barang
khususnya perhiasan yang berlapiskan perak atau emas.
Sel elektrokimia mempelajari perubahandari reaksi kimia untuk menghasilkan
listrik, sedangkan pada sel elektrolisisenergi listrik digunakan untuk melangsungkan
terjadinya reaksi kimia. Selainitu juga akan dibahas proses perkaratan atau korosi.
2
Gb. 1
Gb. 2
Contoh reaksi redoks yang merugikan : (Gb. 1) Perkaratan Besi (Gb. 2) Kebakaran
B.
URAIAN MATERI
Redoks (singkatan dari reaksi reduksi/oksidasi) adalah istilah yang menjelaskan
berubahnya bilangan oksidasi (keadaan oksidasi) atom-atom dalam sebuah reaksi
kimia.
Hal ini dapat berupa proses redoks yang sederhana seperti oksidasi karbon yang
menghasilkan karbon dioksida, atau reduksi karbon oleh hidrogen menghasilkan
metana(CH4), ataupun ia dapat berupa proses yang kompleks seperti oksidasi gula
pada tubuh manusia melalui rentetan transfer elektron yang rumit.
Istilah redoks berasal dari dua konsep, yaitu reduksi dan oksidasi. Ia dapat
dijelaskan dengan mudah sebagai berikut:
Oksidasi menjelaskan pelepasan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion
Reduksi menjelaskan penambahan elektron oleh sebuah molekul, atom, atau ion.
Walaupun cukup tepat untuk digunakan dalam berbagai tujuan, penjelasan di atas
tidaklah persis benar. Oksidasi dan reduksi tepatnya merujuk pada perubahan
bilangan oksidasi karena transfer elektron yang sebenarnya tidak akan selalu
terjadi. Sehingga oksidasi lebih baik didefinisikan sebagai peningkatan bilangan
oksidasi, dan reduksi sebagai penurunan bilangan oksidasi. Dalam prakteknya,
transfer elektron akan selalu mengubah bilangan oksidasi, namun terdapat banyak
reaksi yang diklasifikasikan sebagai "redoks" walaupun tidak ada transfer elektron
dalam reaksi tersebut (misalnya yang melibatkan ikatan kovalen).
Ilustrasi sebuah reaksi redoks
3
Oksidator dan reduktor
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mengoksidasi senyawa lain
dikatakan sebagai oksidatif dan dikenal sebagai oksidator atau agen oksidasi.
Oksidator melepaskan elektron dari senyawa lain, sehingga dirinya sendiri
tereduksi. Oleh karena ia "menerima" elektron, ia juga disebut sebagai penerima
elektron. Oksidator bisanya adalah senyawa-senyawa yang memiliki unsur-unsur
dengan bilangan oksidasi yang tinggi (seperti H2O2, MnO4−, CrO3, Cr2O72−,
OsO4) atau senyawa-senyawa yang sangat elektronegatif, sehingga dapat
mendapatkan satu atau dua elektron yang lebih dengan mengoksidasi sebuah
senyawa (misalnya oksigen, fluorin, klorin, dan bromin).
Senyawa-senyawa yang memiliki kemampuan untuk mereduksi senyawa lain
dikatakan sebagai reduktif dan dikenal sebagai reduktor atau agen reduksi.
Reduktor melepaskan elektronnya ke senyawa lain, sehingga ia sendiri teroksidasi.
Oleh karena ia "mendonorkan" elektronnya, ia juga disebut sebagai penderma
elektron. Senyawa-senyawa yang berupa reduktor sangat bervariasi. Unsur-unsur
logam seperti Li, Na, Mg, Fe, Zn, dan Al dapat digunakan sebagai reduktor. Logamlogam ini akan memberikan elektronnya dengan mudah. Reduktor jenus lainnya
adalah reagen transfer hidrida, misalnya NaBH4 dan LiAlH4), reagen-reagen ini
digunakan dengan luas dalam kimia organik[1][2], terutama dalam reduksi
senyawa-senyawa karbonil menjadi alkohol. Metode reduksi lainnya yang juga
berguna melibatkan gas hidrogen (H2) dengan katalis paladium, platinum, atau
nikel, Reduksi katalitik ini utamanya digunakan pada reduksi ikatan rangkap dua ata
tiga karbon-karbon.
Cara yang mudah untuk melihat proses redoks adalah, reduktor mentransfer
elektronnya ke oksidator. Sehingga dalam reaksi, reduktor melepaskan elektron dan
teroksidasi, dan oksidator mendapatkan elektron dan tereduksi. Pasangan oksidator
dan reduktor yang terlibat dalam sebuah reaksi disebut sebagai pasangan redoks.
Salah satu contoh reaksi redoks adalah antara hidrogen dan fluorin:
H2 + F2 = 2HF
Kita dapat menulis keseluruhan reaksi ini sebagai dua reaksi setengah: reaksi
oksidasi
H2 → 2H+ + 2edan reaksi reduksi
F2 + 2e- → 2FPenganalisaan masing-masing reaksi setengah akan menjadikan keseluruhan proses
kimia lebih jelas. Karena tidak terdapat perbuahan total muatan selama reaksi
redoks, jumlah elektron yang berlebihan pada reaksi oksidasi haruslah sama
dengan jumlah yang dikonsumsi pada reaksi reduksi.
Unsur-unsur, bahkan dalam bentuk molekul, sering kali memiliki bilangan oksidasi
nol. Pada reaksi di atas, hidrogen teroksidasi dari bilangan oksidasi 0 menjadi +1,
sedangkan fluorin tereduksi dari bilangan oksidasi 0 menjadi -1.
Ketika reaksi oksidasi dan reduksi digabungkan, elektron-elektron yang terlibat akan
saling mengurangi:
4
Dan ion-ion akan bergabung membentuk hidrogen fluorida:
Reaksi penggantian
Redoks terjadi pada reaksi penggantian tunggal atau reaksi substitusi. Komponen
redoks dalam tipe reaksi ini ada pada perubahan keadaan oksidasi (muatan) pada
atom-atom tertentu, dan bukanlah pada pergantian atom dalam senyawa.
Sebagai contoh, reaksi antara larutan besi dan tembaga(II) sulfat:
Persamaan ion dari reaksi ini adalah:
Terlihat bahwa besi teroksidasi:
dan tembaga tereduksi:
Contoh-contoh lainnya :
Besi(II) teroksidasi menjadi besi(III)
hidrogen peroksida tereduksi menjadi hidroksida dengan keberadaan sebuah asam:
H2O2 + 2 e− → 2 OH−
Persamaan keseluruhan reaksi di atas adalah:
2Fe2+ + H2O2 + 2H+ → 2Fe3+ + 2H2O
denitrifikasi, nitrat tereduksi menjadi nitrogen dengan keberadaan asam:
2NO3− + 10e− + 12 H+ → N2 + 6H2O
Besi akan teroksidasi menjadi besi(III) oksida dan oksigen akan tereduksi
membentuk besi(III) oksida (umumnya dikenal sebagai perkaratan):
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
Pembakaran hidrokarbon, contohnya pada mesin pembakaran dalam, menghasilkan
air, karbon dioksida, sebagian kecil karbon monoksida, dan energi panas. Oksidasi
penuh bahan-bahan yang mengandung karbon akan menghasilkan karbon dioksida.
5
Dalam kimia organik, oksidasi seselangkah (stepwise oxidation) hidrokarbon
menghasilkan air, dan berturut-turut alkohol, aldehida atau keton, asam karboksilat,
dan kemudian peroksida.
C.
KONSEP APLIKASI REDOKS
I. Penerapan Reaksi Redoks dalam Industri
Berikut ini adalah penerapan reaksi reduksi oksidasi dalam bidang industri
:
a. Sel Volta ( Sel Galvani )
Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi-reduksi spontan terjadi dan
menghasilkan beda potensial disebut sel galvani. Dalam sel galvani energy kimia
diubah menjadi Iimbal listrik. Sel galvani juga sering disebut Sel Volta. Contoh sel
galvani adalah baterai.
Terkadang perubahan kimia yang terjadi dalam sel galvani dapat dilihat
dengan mudah, seperti sel galvani magnesium-tembaga yang ditunjukkan Gambar
1. Karena magnesium lebih mudah teroksidasi daripada tembaga, magnesium
melepaskan IimbaleI dan teroksidasi, membentuk ion Mg2+. Potensial anoda
magnesium menjadi lebih IimbaleI karena meningkatnya tekanan listrik dari
IimbaleI yang lepas. Pada saat yang sama, ion Cu2+ menangkap IimbaleI dari
6
elektroda tembaga dan direduksi ke logam tembaga. Potensial elektroda tembaga
menjadi lebih positif karena tekanan listrik turun pada saat IimbaleI dipindahkan
dari katoda. Jika kabel dihubungkan pada kedua elektroda, arus mengalir dari
elektroda magnesium ke elektroda tembaga, dan voltmeter pada rangkaian luar
akan menunjukkan voltase 2,696 V.
Energi yang dilepaskan sel dapat digunakan untuk menyalakan radio dengan
menghubungkan kabel dari elektroda ke radio. Reaksi keseluruhan sel tembagamagnesium ini adalah reaksi redoks.
Mg(s) + Cu2+(aq) IMg2+(aq) + Cu(s)
Apakah fungsi jembatan garam? Ketika setengah reaksi berlanjut, ion- ion
magnesium dilepaskan ke larutan pada anoda, dan ion-ion tembaga pindah ke
katoda. Ion-ion harus Iimb bergerak bebas antara kedua elektroda untuk
menetralkan muatan positif (kation Mg2+) yang dihasilkan pada anoda dan muatan
IimbaleI (anion) yang tertinggal pada katoda. Larutan ion-ion dalam jembatan
garam dapat menetralkan muatan positif dan IimbaleI dalam larutan
dan
mencegah timbulnya kelebihan muatan pada elektroda. Reaksi redoks yang sama
terjadi jika logam magnesium diletakkan langsung dalam larutan tembaga sulfat,
dengan reaksi yaitu:
Mg + Cu2+ Mg2+ + Cu.
Akan tetapi, ini bukan sel galvani karena IimbaleI tidak mengalir melalui rangkaian
luar. Elektron bergerak langsung dari logam magnesium ke ion-ion tembaga,
membentuk logam tembaga. Ini adalah cara membuatlogam tembaga dari ion-ion
tembaga, tapi tidak untuk membangkitkan tenaga listrik.
SEL VOLTA DALAM KEHIDUPAN SEHARI – HARI
Meskipun sel galvani dari magnesium dan tembaga dapat bermanfaat, anda
tidak akan mau membawanya bila berkemah. Larutannya basah,gelasnya mudah
pecah, dan kapasitasnya terbatas. Untungnya para ilmuwantelah mengembangkan
baterai yang lebih baik, lebih kecil, lebih ringan, yang mempunyai voltase lebih
tinggi dan awet.Bagaimana baterai dirancang? Semakin jauh dua logam semakin
besar voltase baterai yang dihasilkan. Jika anda ingin membuat baterai bervoltase
tinggi untuk radiomu, anda harus memilih logam yang berjauhan dalam Iimba
tersebut. Uang logam tembaga dengan paku besi menghasilkan voltase lebih tinggi
daripada uang logam dengan nikel karena tembaga lebih jauh dari besi dan dari
nikel. Meskipun istilah baterai biasanya mengacu pada sel-sel galvani yang
dihubungkan bersama, beberapa baterai hanya mempunyai satu sel. Baterai lain
mungkin mempunyai selusin atau lebih. Ketika anda menggunakan baterai untuk
menyalakan senter, radio atau CD-player, anda melengkapi rangkaian listrik sel
galvani tersebut. Untuk mendapatkan voltase lebih tinggi dari sel dengan beda
potensial yang IimbaleI kecil dapat dilakukan dengan menghubungkan sel-sel
secara seri.
1. BATERAI KARBON-SENG
Kalau anda memasukkan dua atau lebih baterai dalam senter, artinya anda
menghubungkannya secara seri. Baterai harus diletakkan secara benar sehingga
memungkinkan IimbaleI mengalir melalui kedua sel. Baterai yang IimbaleI murah
ini adalah sel galvani karbon-seng, dan terdapat beberapa jenis, termasuk standard
7
dan alkaline. Jenis ini sering juga disebut sel kering karena tidak terdapat larutan
elektrolit, yang menggantikannya adalah pasta semi padat.
Gambar 2. Baterai KarbonSeng
Pasta mangan(IV) oksida (MnO2) berfungsi sebagai katoda. Amonium klorida
(NH4Cl) dan seng klorida (ZnCl2) berfungsi sebagai elektrolit. Seng pada lapisan
luar berfungsi sebagai anoda.
Reaksi yang terjadi :
anoda : Zn Zn2+ + 2 ekatoda : 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OHDengan menambahkan kedua setengah reaksi akan membentuk reaksi redoks
utama yang terjadi dalam sel kering karbon-seng.
Zn + 2MnO2 + H2O Zn2+ + Mn2O3 + 2OHBaterai ini menghasilkan potensial sel sebesar 1,5 volt. Baterai ini bias
digunakan untuk menyalakan peralatan seperti senter, radio, CD player, mainan,
jam dan sebagainya.
2. BATERAI ALKALI
Baterai alkali Iimbal sama dengan bateri karbon-seng. Anoda dan katodanya
sama dengan baterai karbon-seng, seng sebagai anoda dan MnO2 sebagai katoda.
Perbedaannya terletak pada jenis elektrolit yang digunakan. Elektrolit pada baterai
alkali adalah KOH atau NaOH. Reaksi yang terjadi adalah:
anoda: Zn + 2 OH- ZnO + H2O + 2e
katoda: 2MnO2 + H2O + 2e- Mn2O3 + 2OHPotensial sel yang dihasilkan baterai alkali 1,54 volt. Arus dan tegangan pada
baterai alkali lebih stabil IimbaleIIg baterai karbon-seng.
3. BATERAI NIKEL KADMIUM
Baterai nikel-kadmium merupakan jenis baterai yang dapat diisi ulang seperti
aki, baterai HP, dll. Anoda yangPerkaratan
digunakanBesi
adalah Iimbale, katodanya adalah nikel
dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:
anoda : Cd + 2 OH- Cd(OH)2 + 2e
katoda : NiO(OH) + H2O Ni(OH)2 + OH8
Potensial sel yang dihasilkan sebesar 1,4 volt.
4. BATERAI PERAK OKSIDA
Bentuk baterai ini kecil seperti kancing baju biasa digunakan untuk baterai
arloji, kalkulator, dan alat elektronik lainnya. Anoda yang digunakan adalah seng,
katodanya adalah perak oksida dan elektrolitnya adalah KOH. Reaksi yang terjadi:
anoda : Zn Zn2+ + 2 ekatoda : Ag2O + H2O + 2e 2Ag + 2 OHPotensial sel yang dihasilkan sebesar 1,5 volt.
5. AKI
Jenis baterai yang sering digunakan pada mobil adalah baterai 12 volt Iimbaleasam yang biasa dinamakan Aki. Baterai ini memiliki enam sel 2 volt yang
dihubungkan seri. Meskipun lebih besar daripada baterai karbon-seng dan IimbaleI
berat, baterai jenis ini tahan lama, menghasilkan arus yang lebih besar, dan dapat
diisi ulang. Ketika anda menyalakan mesin, baterai ini yang menyediakan listrik
untuk menyalakan mobil. Baterai ini juga menyediakan Iimbal untuk kebutuhan
yang tidak dapat dipenuhi oleh alternator mobil, seperti menghidupkan radio atau
menyalakan lampu jika mesin mati. Menghidupkan lampu atau radio terlalu lama
pada saat mesin mati akan menghabiskan baterai karena mesinlah yang mengisi
ulang baterai pada saat mobil berjalan.
Setiap sel galvani dalam baterai Iimbale-asam mempunyai dua elektroda-satu
terbuat dari lempeng Iimbale (IV) oksida (PbO2) dan yang lain logam Iimbale,
seperti dalam Gambar 6. Dalam tiap sel logam Iimbale dioksidasi sedangkan
Iimbale(IV) oksida direduksi. Logam Iimbale dioksidasi menjadi ion Pb 2+ dan
melepaskan dua IimbaleI di anoda. Pb dalam Iimbale (IV) oksida mendapatkan dua
IimbaleI dan membentuk ion Pb 2+ di katoda. Ion Pb2+ bercampur dengan ion SO42dari asam sulfat membentuk Iimbale (II) sulfat pada tiap-tiap elektroda. Jadi reaksi
yang terjadi ketika baterai Iimbale-asam digunakan menghasilkan Iimbale sulfat
pada kedua elektroda.
PbO2 + Pb + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
Reaksi yang terjadi selama penggunaan baterai Iimbale-asam bersifat spontan
dan tidak memerlukan input Iimbal. Reaksi sebaliknya, mengisi ulang baterai, tidak
spontan karena membutuhkan input listrik dari mobil. Arus masuk ke baterai dan
menyediakan Iimbal bagi reaksi di mana Iimbale sulfat dan air diubah menjadi
Iimbale(IV) oksida, logam Iimbale dan asam sulfat.
2PbSO4 +
Pb + 2H2SO4
2H2O PbO2 +
Asam
korosif.
Anda
jika bekerja di
mobil,
dan
benar
jika
habis. Baterai
digunakan dan
kali.
sulfat
bersifat
harus berhati-hati
sekitar
baterai
buanglah
secara
sudah benar-benar
ini biasanya dapat
diisi ulang berkali-
b.
Limbah
Pengolahan
(Lumpur Aktif)
9
Salah satu penerapan konsep reaksi redoks dalam kehidupan sehari-hari adalah
dalam bidang pengolahan limbah. Prinsip dasar yang dipergunakan adalah
teroksidasinya bahan-bahan anorganik maupun organik, sehingga lebih mudah
diolah lebih lanjut.
Limbah merupakan salah satu pencemar lingkungan yang perlu dipikirkan caracara mengatasinya. Untuk menjaga dan mencegah lingkungan tercemar akibat
akumulasi limbah yang semakin banyak, berbagai upaya telah banyak dilakukan
untuk memperoleh teknik yang tepat dan efisien sesuai kondisi lokal.
Berbagai tipe penanganan limbah cair dengan melibatkan mikroorganisme telah
dikerjakan di Indonesia, yaitu sedimentasi, kolam oksidasi, trickling filter, lumpur
aktif (activated sludge), dan septic tank. Pada uraian ini akan kita pelajari salah satu
saja, yaitu teknik lumpur aktif.
Proses lumpur aktif merupakan sistem yang banyak dipakai untuk penanganan
limbah cair secara aerobik. Lumpur aktif merupakan metode yang paling efektif
untuk menyingkirkan bahan-bahan tersuspensi maupun terlarut dari air limbah.
Lumpur aktif mengandung mikroorganisme aerobik yang dapat mencerna limbah
mentah. Setelah limbah cair didiamkan di dalam tangki sedimentasi, limbah
dialirkan ke tangki aerasi. Di dalam tangki aerasi, bakteri heterotrofik berkembang
dengan pesatnya. Bakteri tersebut diaktifkan dengan adanya aliran udara (oksigen)
untuk melakukan oksidasi bahan-bahan organik. Bbakteri yang aktif dalam tangki
aerasi adalah Escherichia coli, Enterobacter, Sphaerotilus natans, Beggatoa,
Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas. Bakteri-bakteri tersebut
membentuk gumpalan-gumpalan atau flocs. Gumpalan tersebut melayang yang
kemudian mengapung di permukaan limbah.
II. Penerapan Reaksi Redoks dalam Biologi
Banyak proses biologi yang melibatkan reaksi redoks. Reaksi ini berlangsung secara
simultan karena sel, sebagai tempat berlangsungnya reaksi-reaksi biokimia, harus
melangsungkan semua fungsi hidup. Agen biokimia yang mendorong terjadinya
oksidasi terhadap substansi berguna dikenal dalam ilmu pangan dan kesehatan
sebagai oksidan. Zat yang mencegah aktivitas oksidan disebut antioksidan.
Pernapasan sel, contohnya, adalah oksidasi glukosa (C6H12O6) menjadi CO2 dan
reduksi oksigen menjadi air. Persamaan ringkas dari pernapasan sel adalah:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Proses pernapasan sel juga sangat bergantung pada reduksi NAD+ menjadi NADH
dan reaksi baliknya (oksidasi NADH menjadu NAD+). Fotosintesis secara esensial
merupakan kebalikan dari reaksi redoks pada pernapasan sel:
6 CO2 + 6 H2O + light energy → C6H12O6 + 6 O2
10
Energi biologi sering disimpan dan dilepaskan dengan menggunakan reaksi redoks.
Fotosintesis melibatkan reduksi karbon dioksida menjadi gula dan oksidasi air
menjadi oksigen. Reaksi baliknya, pernapasan, mengoksidasi gula, menghasilkan
karbon dioksida dan air. Sebagai langkah antara, senyawa karbon yang direduksi
digunakan untuk mereduksi nikotinamida adenina dinukleotida (NAD+), yang
kemudian berkontribusi dalam pembentukan gradien proton, yang akan mendorong
sintesis adenosina trifosfat (ATP) dan dijaga oleh reduksi oksigen. Pada sel-sel
hewan, mitokondria menjalankan fungsi yang sama. Lihat pula Potensial membran.
Istilah keadaan redoks juga sering digunakan untuk menjelaskan keseimbangan
antara NAD+/NADH dengan NADP+/NADPH dalam sistem biologi seperti pada sel
dan organ. Keadaan redoksi direfleksikan pada keseimbangan beberapa set
metabolit (misalnya laktat dan piruvat, beta-hidroksibutirat dan asetoasetat) yang
antarubahannya sangat bergantung pada rasio ini. Keadaan redoks yang tidak
normal akan berakibat buruk, seperti hipoksia, guncangan (shock), dan sepsis.
Kiri : asam dehidroaskorbat (bentuk teroksidasi vitamin C)
Kanan : asam askorbat (bentuk tereduksi vitamin C)
D. KESIMPULAN
Sel volta (sel galvani) adalah Sel elektrokimia di mana reaksi oksidasi- reduksi
spontan terjadi dan menghasilkan beda potensial. Dalam sel galvani energi kimia
diubah menjadi energi listrik Jumlah energi yang dihasilkan tergantung pada dua
sifat sel: a) jumlah bahan yang ada dan b)beda potensial antara elektrodaelektrodanya. Unsur-unsur dalam deret volta, semakin kekanan semakin mudah
direduksi.
Potensial standart adalah potensial ketika suatu elektroda dihubungkan dengan
elektroda hidrogen. Elektroda hidrogen merupakan elektroda
standart yang
mempunyai potensial 0 volt.
E0sel dinyatakan sebagai potensial standar elektroda reduksi dikurangi potensial
standar elektroda oksidasi.
11
Gambar 2. Baterai Karbon-Seng
E0sel = E0reduksi – E0oksidasi
Jika E0 sel bernilai positif maka reaksi sel yang terjadi merupakan reaksi
spontan. Sel volta dalam kehidupan sehari-hari: baterai karbon-seng, baterai alkali,
baterai nikel cadmium, aki.
Penerapan reaksi redoks dalam proses pengolahan limbah dilakukan dengan
cara mengaktifkan beberapa bakteri seperti Escherichia coli, Enterobacter,
Sphaerotilus natans, Beggatoa, Achromobacter, Flavobacterium, dan Pseudomonas
dengan adanya aliran udara (oksigen) untuk melakukan oksidasi di dalam tangki
aerasi yang berisi limbah mentah untuk dicerna oleh bakteri-bakteri tersebut.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.chem-is-try.org
http://www.e-dukasi.net
http://an-hayuu.blogspot.com
http://www.wikipedia.org
12
http://adijaya1980.blogspot.com
13